Forschung – Förderung – Innovation
Forschung – Förderung – Innovation
Akteure der Werkstoffplattform
Am Erfolg der Förderinitiative HyMat waren folgende Institutionen maßgeblich beteiligt:
In Deutschland arbeiten Wissenschaft, Wirtschaft und andere regionale Akteure aus der Gesellschaft erfolgreich in Clustern und Netzwerken zusammen, zunehmend auch auf internationaler Ebene. Gemeinsam entwickeln sie branchen- und technologieübergreifend neue, zukunftsträchtige Techniken, Produkte und Lösungen für aktuelle Herausforderungen. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unterstützt innovative Forschungsprojekte und -ideen sowie den Transfer von Forschungsergebnissen in die Praxis durch gezielte Förderprogramme. Denn Bildung, Forschung und Innovation sind die zentralen Handlungsfelder für Deutschlands Zukunft.
Weitere Informationen unter www.bmbf.de.
Das Förderprogramm „Vom Material zur Innovation“ adressiert Materialinnovationen zur Lösung der globalen Herausforderungen Klimawandel, Rohstoffknappheit, Urbanisierung und demografische Entwicklung. Der Fokus liegt hierbei auf anwendungsorientierten Werkstoffentwicklungen in den Bereichen Energietechnik, Ressourcenschonung, Mobilität, Gesundheit und Lebensqualität sowie zukünftiger Bausysteme. Das BMBF wird im Rahmen des Programms bis zum Jahr 2024 rund 100 Millionen Euro pro Jahr in die Materialforschung investieren.
Weitere Informationen unter www.werkstofftechnologien.de.
Als Kompetenzträger im Forschungs- und Innovationsmanagement unterstützt der Projektträger Jülich seine öffentlichen Auftraggeber des Bundes und der Länder sowie der Europäischen Kommission bei der Umsetzung ihrer forschungspolitischen Zielsetzungen, insbesondere in der Projektförderung. Mit der Projektförderung von Wirtschaft und Wissenschaft verfügt die öffentliche Hand über ein Instrument, mit dem sie unmittelbar Anreize für Forschung und Entwicklung auf ganz unterschiedlichen Feldern geben kann.
Die Projektförderung erfolgt im Rahmen von spezifischen Infrastruktur- bzw. Fachprogrammen – mit dem Ziel, in ausgewählten Themenbereichen einen im internationalen Maßstab hohen Leistungsstand von Forschung und Entwicklung zu erreichen. Bei der Umsetzung ihrer FuE-Programme werden die Bundes- und Länderministerien von Projektträgern unterstützt.
Hauptaufgabe des Projektträgers ist die fachliche und administrative Beratung der Antragsteller, die Vorbereitung von Förderentscheidungen, die Projektbegleitung und die Erfolgskontrolle. Daneben beraten Projektträger die Fachreferate in den Ministerien in fachlichen Fragen, unterstützen sie bei der Konzeption von Förderprogrammen und Förderinitiativen, auch auf europäischer und internationaler Ebene, und bereiten die Ergebnisse der Projektförderung mit auf. Damit sind die Projektträger eine wichtige Säule im deutschen Wissenschaftssystem.
Der Projektträger Jülich verbindet dabei die fachliche und strukturelle mit der administrativen Kompetenz in der Projektförderung – neutral und unabhängig von eigenen wirtschaftlichen Interessen. Mit seinen rund 1000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern an mehreren Standorten deckt PtJ die folgenden thematischen Felder ab:
- Lebenswissenschaften und Bioökonomie
- Energie
- Werkstofftechnologien
- Nachhaltigkeit und Klimaschutz
- System Erde
- Schifffahrt und Meerestechnik
- Regionale Technologieplattformen
- Technologietransfer und Unternehmensgründung
- Forschung an Fachhochschulen
- Europäisches Forschungsmanagement
Im Rahmen der Werkstofftechnologien betreut der Geschäftsbereich Neue Materialien und Chemie (NMT) von PtJ auch das Werkstoffprogramm „Vom Material zur Innovation“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF). Im diesem Programm werden mit dem Konzept der Verbundforschung innovative Werkstoffentwicklungsprojekte zwischen Wirtschaft und Wissenschaft thematisch in Bekanntmachungen gebündelt und gefördert. Informationen zum Werkstoffprogramm des BMBF unter www.werkstofftechnologien.de
Das Begleitvorhaben HyMatPLUS wird durch den Composites United e.V. (CU) durchgeführt.
Composites United e. V. (CU) ist eines der weltweit größten Netzwerke für faserbasierten multimaterialen Leichtbau. Rund 350 Mitglieder haben sich zu diesem leistungsstarken Industrie- und Forschungsverbund zusammengeschlossen. Mehrere Regional- und Fachabteilungen tragen die Vereinsaktivitäten in der gesamten DACH-Region, dazu kommen internationale Vertretungen in Japan, Süd-Korea, China und Indien.
Der Composites United e.V. entstand mit Wirkung zum 01. Januar 2019 aus der Fusion der beiden vorbestehenden Vereine Carbon Composites e. V. und CFK Valley e. V. Sitz des Composites United e. V. ist Berlin, daneben bleiben Augsburg und Stade als eingeführte Standorte erhalten. Weitere Informationen finden Sie unter www.composites-united.com
Zentraler Baustein der Werkstoffplattform HyMat ist das Expertengremium. Das Gremium besteht aus Vertretern von Firmen, Forschungseinrichtungen sowie Universitäten und vereint somit Experten aus Wissenschaft, Wirtschaft sowie verschiedenster Fachrichtungen, welche Expertisen aus unterschiedlichen Perspektiven miteinbringen.
Das Expertengremium analysiert und bewertet Innovationshemmnisse, die die Marktfähigkeit von hybriden Materialen behindern. Die Ergebnisse, die das Gremium erarbeitet, sind eine wichtige Basis für die geplanten Maßnahmen der Plattform. Daher wird die Qualität der Empfehlungen den Erfolg der Plattform merklich beeinflussen. Zudem wird eine Multiplikatorwirkung im eigenen Netzwerk erzielt.
Grundlegende Informationen
Hybride Materialien sind Werkstoffe, die aus der Kombination von zwei oder mehr verschiedenen Werkstoffen bestehen, um die Vorteile der einzelnen Komponenten zu vereinen und ihre Schwächen zu minimieren. Diese Materialien werden oft so entwickelt, dass sie besondere Eigenschaften aufweisen, die durch die Verwendung der einzelnen Werkstoffe allein nicht erreicht werden können.
Beispiele für hybride Materialien:
Faserverstärkte Kunststoffe, wie kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) oder glasfaserverstärkte Kunststoffe (GFK), bestehen aus Fasern, die in eine Polymermatrix eingebettet sind und sehr hohe Festigkeit und Steifigkeit bei geringem Gewicht bieten. Sie werden z. B. in der Automobilindustrie, in der Luft- und Raumfahrt, im Sportbereich, im Schiffbau oder auch im Maschinen- und Anlagenbau eingesetzt.
Metall-Keramik-Verbundwerkstoffe: Diese Materialien kombinieren die Zähigkeit und Duktilität von Metallen mit der Härte und Verschleißfestigkeit von Keramiken. Sie werden oft in Hochleistungsanwendungen wie Turbinenblättern und Schneidwerkzeugen verwendet.
Verstärkter Beton: Allgemein bekannt ist Stahlbeton, bei dem die Eigenschaften von Stahl mit Beton kombiniert werden. Dadurch wird insbesondere die Zugfestigkeit erhöht. Eine innovative Neuentwicklung ist Textilbeton, bei dem als Verstärkung des Betons hochfeste Textilgewebe eingesetzt werden, die zumeist aus Glas- oder Carbonfasern bestehen. Vorteil dieser Bewehrung ist die Korrosionsbeständigkeit und die damit einhergehende längere Lebensdauer, sowie geringer Materialverbrauch.
Je nach Materialkombination können sich ganz unterschiedliche Vorteile ergeben. Häufig werden folgende übergeordnete Verbesserungen bzw. Vorteile durch die Hybridisierung angestrebt:
Verbesserte mechanische Eigenschaften: Hybride Materialien können höhere Festigkeit, Steifigkeit und Bruchzähigkeit bieten. Dies wird oft durch die Kombination von Fasern und einer Matrix erreicht, wie bei faserverstärkten Kunststoffen.
Leichtbau: Durch die Kombination leichter Materialien wie Kunststoffe oder Aluminium mit stärkeren Materialien wie Carbon- oder Glasfaser können hybride Werkstoffe hohe Festigkeit bei geringem Gewicht erreichen.
Funktionalität: Hybride Materialien können spezielle Funktionen erfüllen, wie etwa Wärme- oder Elektrizitätsleitung, oder sie können durch funktionale Beschichtungen oder Einbettungen zusätzliche Eigenschaften erhalten, z. B. im Bereich der Sensorik.
Kosten- und Ressourceneffizienz: Durch die geschickte Kombination von Materialien können kostengünstigere Lösungen gefunden werden, die gleichzeitig Ressourcen schonen. Beispielsweise können teurere Materialien nur dort eingesetzt werden, wo sie wirklich benötigt werden, während günstigere Materialien die restliche Struktur bilden.
Hybride Materialien bieten durch ihre Vielseitigkeit und Leistungsfähigkeit zahlreiche Möglichkeiten für innovative Anwendungen in verschiedenen Branchen.
Automobilbau: Durch die Verwendung hybrider Materialien können Fahrzeuge leichter und gleichzeitig sicherer gemacht werden. Dies führt zu einer besseren Energieeffizienz und geringeren Emissionen.
Medizintechnik: Hybride Materialien können in Implantaten oder Prothesen verwendet werden, um bessere biokompatible und mechanische Eigenschaften zu erzielen, die eine längere Haltbarkeit und bessere Integration in den menschlichen Körper ermöglichen.
Bauwesen: Hybride Materialien können in der Bauindustrie verwendet werden, um langlebige, leichte und energieeffiziente Strukturen zu schaffen. Beispielsweise können faserverstärkte Betonkomposite verwendet werden, um Brücken, Gebäude und Infrastrukturelemente zu bauen, die höhere Festigkeit und bessere Beständigkeit gegenüber Umweltbelastungen aufweisen. Diese Materialien ermöglichen innovative Bauweisen und können die Lebensdauer von Bauwerken verlängern.
Elektronik/ Sensorik: Hybride Materialien finden Anwendung in der Herstellung von flexiblen und tragbaren elektronischen Geräten. Die Kombination von leitfähigen Polymeren mit metallischen oder keramischen Komponenten ermöglicht die Entwicklung von biegsamen Leiterplatten, Displays und Sensoren. Diese Materialien bieten die nötige Flexibilität und Haltbarkeit für moderne tragbare Technologien wie Smartwatches, medizinische Überwachungssysteme und flexible Bildschirme.
Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) förderte auf der Grundlage des Rahmenprogramms „Vom Material zur Innovation“ werkstoffbasierte Forschungs-, Entwicklungs- und Innovationsprojekte zum Themenfeld „Hybride Materialien“.
Der erste Förderaufruf „Richtlinie zur Förderung von Zuwendungen für Vorhaben im Rahmen der Werkstoffplattform Hybride Materialien – Neue Möglichkeiten, Neue Marktpotenziale − 1. Förderaufruf (HyMat1)“ wurde am 14. August 2018 im Bundesanzeiger veröffentlicht.
Der zweite Förderaufruf für Vorhaben im Rahmen der Werkstoffplattform HyMat wurde am 26. September 2019 im Bundesanzeiger veröffentlicht.
Hybridmaterialien bergen großes Potenzial für Ressourceneffizienz, für neue Eigenschaften und neue Funktionen. Die können damit die Grundlage für Innovationen und neue Anwendungen darstellen. Die Werkstoffplattform HyMat hatte das Ziel, die Marktfähigkeit von Hybridmaterialien zu steigern und ihre Fertigung in Deutschland sowie den Einsatz in verschiedenen Anwendungsfeldern zu sichern. Dafür wurden branchenoffen Forschungs- und Entwicklungsprojekte gefördert.
Im Fokus standen dabei materialbasierten Technologien, die bereits einen gewissen technologischen Reifegrad erreicht und die gleichzeitig ein breites Anwendungspotenzial haben. Für diese wurde die Marktfähigkeit gefördert bzw. noch bestehende Innovationshindernisse abgebaut. Es konnte sich dabei sowohl um wissenschaftlich-technologische Defizite als auch um regulative oder andere Defizite handeln.
An den HyMat-Verbundprojekten waren verschiedene Kategorien von Akteuren beteiligt. Dazu zählten:
- Industrieunternehmen aus verschiedenen Branchen, die Hybridmaterialien in ihren Produkten und Prozessen einsetzen.
- Forschungsinstitute und Universitäten, die an der Entwicklung und Erprobung neuer hybrider Materialien arbeiten.
- Kleine und mittelständische Unternehmen (KMU), die innovative Anwendungen und Lösungen entwickeln.
- Verbände und Netzwerke, die den Wissenstransfer und die Zusammenarbeit zwischen den Partnern fördern.
Details zu den einzelnen Projekten finden Sie hier auf der Webseite. Die Projektergebnisse werden in Berichten systematisch dokumentiert und für alle Beteiligten und für die Öffentlichkeit zugänglich gemacht. Die veröffentlichten Abschlussberichte finden Sie ebenfalls hier auf den jeweiligen Projektseiten. Die Veröffentlichung der Berichte ermöglicht eine breite Nutzung der gewonnenen Erkenntnisse und fördert die kontinuierliche Verbesserung und Anpassung der Technologien in verschiedenen Industriezweigen.
